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2011 年度 研究成果報告書

スピン・電荷・格子複合系における幾何学的フラストレーションと機能

計画研究

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研究領域フラストレーションが創る新しい物性
研究課題/領域番号 19052008
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京農工大学 (2010-2011)
独立行政法人理化学研究所 (2007-2009)

研究代表者

香取 浩子  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10211707)

研究分担者 高木 英典  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40187935)
求 幸年  東京大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40323274)
藤山 茂樹  理研, 高木磁性研究室, 専任研究員 (00342634)
連携研究者 東 正樹  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40273510)
研究協力者 松田 雅昌  米国オークリッジ国立研究所 (90260190)
研究期間 (年度) 2007 – 2011
キーワードフラストレーション / 磁気秩序 / スピン液体状態 / 磁場誘起相転移
研究概要

幾何学的フラストレーションが内在し、かつ自由度の複雑な絡み合いが生じている新奇物質の開拓、および、それらの物質が持つ新機能を発掘することを目指した。その結果、ハイパーカゴメ構造を形成するNa_4Ir_3O_8、層状ハニカム化合物Bi_3Mn_4O_12(NO_3)、層状ペロブスカイト化合物Sr_2IrO_4などの新物質を見出し、それらの物性の詳細を実験的・理論的に明らかにした。また、既存材料の3倍近い大きさの負の熱膨張を示す新奇ペロブスカイト化合物Bi_<1-x>La_x NiO_3を見出した。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2012 2011 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 20件) 学会発表 (20件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Hidden Multiple-spin Interactions as an Origin of Spin Scalar Chiral Order in Frustrated Kondo Lattice Models2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Akagi, M. Udagawa, and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 108 ページ: 096401

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.108.096401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Kondo mechanism for resistivity minimum in spin ice conduction systems2012

    • 著者名/発表者名
      M. Udagawa, H. Ishizuka, and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 108 ページ: 066406

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.108.066406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionothermal synthesis: A new spin on frustration2011

    • 著者名/発表者名
      K.R. Poeppelmeier and M. Azuma
    • 雑誌名

      Nature Chem

      巻: 3 ページ: 758

    • DOI

      DOI:10.1038/nchem.1160

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-glass transition in bond-disordered Heisenberg antiferromagnets coupled with local lattice distortions on a pyrochlore lattice2011

    • 著者名/発表者名
      H. Shinaoka, Y. Tomita and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 107 ページ: 047204

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.107.047204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Transitions in Spinel GeCo_2 O_42011

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, T. Hoshi, H. Aruga Katori, M. Kosaka and H. Takagi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 80 ページ: 034708

    • DOI

      DOI:10.1143/JPSJ.80.034708

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ten Layered Hexagonal Perovskite Sr_5 Ru_<5-x>O_15 (x=0.90), a Weak Ferromagnet with a Giant Coercive Field H_C^~12 T2010

    • 著者名/発表者名
      A. Yamamoto, D. Hashizume, H. Aruga Katori, T. Sasaki, E. Ohmichi, T. Nishizaki, N. Kobayashi and H. Takagi
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 22 ページ: 5712

    • DOI

      DOI:10.1021/cm1017954

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Partial Kondo Screening in Frustrated Kondo Lattice Systems2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome, K. Nakamikawa, Y. Yamaji, and M. Udagawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 105 ページ: 036403

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.105.036403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disordered Ground State and Magnetic Field-Induced Long-Range Order in an S=3/2 Antiferromagnetic Honeycomb Lattice Compound Bi_3 Mn_4 O_<12>(NO_3)2010

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, M. Azuma, M. Tokunaga, Y. Shimakawa and N. Kumada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 105 ページ: 187201

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.105.187201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirality-Driven Mass Enhancement in the Kagome Hubbard Model2010

    • 著者名/発表者名
      M. Udagawa and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 104 ページ: 106409

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.104.106409

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Competition in the Double-Exchange Model on the Frustrated Pyrochlore Lattice2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome and N. Furukawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 104 ページ: 106407

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.104.106407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Spin-State Transition in BiCoO_32010

    • 著者名/発表者名
      K. Oka, M. Azuma, W. Chen, H. Yusa, A.A. Belik, E. Takayama-Muromachi, M. Mizumaki, N. Ishimatsu, N. Hiraoka, M. Tsujimoto, M. G. Tucker, J. P. Attfield and Y. Shimakawa
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 132 ページ: 9438

    • DOI

      DOI:10.1021/ja102987d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Melting of Charge Ice and Non-Fermi-Liquid Behavior: An Exact Solution for the Extended Falicov-Kimball Model in the Ice-Rule Limit2010

    • 著者名/発表者名
      M. Udagawa, H. Ishizuka, and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 104 ページ: 226405

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.104.226405

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frustrated Magnetism and Cooperative Phase Transitions in Spinels2010

    • 著者名/発表者名
      S.-H. Lee, H. Takagi, D. Louca, M. Matsuda, S. Ji, H. Ueda, Y. Ueda, T. Katsufuji, J.-H. Chung, S. Park, S.-W. Cheong and C.L. Broholm
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 79 ページ: 011004

    • DOI

      DOI:10.1143/JPSJ.79.011004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels2010

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, K. Ohoyama, S. Yoshii, H. Nojiri, P. Frings, F. Duc, B. Vignolle, G.L.J.A. Rikken, L.-P. Regnault, S.-H. Lee, H. Ueda and Y. Ueda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 104 ページ: 047201

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.104.047201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imperfect Crystal and Unusual Semiconductor: Boron, a Frustrated Element2009

    • 著者名/発表者名
      T. Ogitsu, F. Gygi, J. Reed, Y. Motome, E. Schwegler and G. Galli
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 131 ページ: 1903

    • DOI

      DOI:10.1021/ja807622w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-sensitive observation of a spin-orbital Mott state in Sr_2 IrO_42009

    • 著者名/発表者名
      B.J. Kim, H. Ohsumi, T. Komesu, S. Sakai, T. Morita, H. Takagi, and T. Arima
    • 雑誌名

      Science

      巻: 323 ページ: 1329

    • DOI

      DOI:10.1126/science.1167106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spiral charge frustration in molecular conductor (DI-DCNQI)_2Ag2009

    • 著者名/発表者名
      H. Seo and Y. Motome
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 102 ページ: 196403

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.102.196403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure and Magnetic Properties of Bi_3 Mn_4 O_12 (NO_3) Oxynitrate Comprising S=3/2 Honeycomb Lattice2009

    • 著者名/発表者名
      O. Smirnova, M. Azuma, N. Kumada, Y. Kusano, M. Matsuda, Y. Shimakawa, T. Takei, Y. Yonesaki and N. Kinomura
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 131 ページ: 8313

    • DOI

      DOI:10.1021/ja901922p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Longitudinal spin density wave order in a quasi-1D Ising-like quantum antiferromagnet2008

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, M. Matsuda, T. Masuda, S. Hondo, K. Kaneko, N. Metoki, M. Hagiwara, T. Takeuchi, K. Okunishi, Z. He, K. Kindo, T. Taniyama, and M. Itoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 101 ページ: 207201

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevLett.101.207201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frustrated minority spins in GeNi_2O_42008

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, J.-H. Chung, S. Park, T.J. Sato, K. Matsuno, H. Aruga Katori, H. Takagi, K. Kakurai, K. Kamazawa, Y. Tsunoda, I. Kagomiya, C.L. Henley, and S.-H. Lee
    • 雑誌名

      EPL.

      巻: 82 ページ: 37006

    • DOI

      DOI:10.1209/0295-5075/82/37006

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin orbit coupling, electron correlations and exotic magnetism in 5d complex Ir oxides2012

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      2012 APS March meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2012-02-27
  • [学会発表] Spin-glass transition in pyrochlore Heisenberg Antiferromagnets: Effect of magnetoelastic coupling, Frustrated Magnets2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome
    • 学会等名
      FROM SPIN ICE TO KAGOME PLANES
    • 発表場所
      Natal, Brazil
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] Engineering spin-orbital Mott insulator - SrIrO_3/SrTiO_3 multilayers2011

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      International Workshop on Functionality from Heterostructures
    • 発表場所
      Obergurgl, Austria
    • 年月日
      2011-10-10
  • [学会発表] Theoretical study of spin-charge coupled systems on geometrically frustrated lattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome
    • 学会等名
      Tokyo-Cologne Workshop on Strongly Correlated Transition-Metal Compounds
    • 発表場所
      Cologne, Germany
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] Spin orbit coupling, electron correlations and exotic magnetic couplings in 5d Ir oxides2011

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      Tokyo-Cologne Workshop on Strongly Correlated Transition-Metal Compounds
    • 発表場所
      Cologne, Germany
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] Spin excitation of three dimensional spin liquid Na_4Ir_3O_82011

    • 著者名/発表者名
      S. Fujiyama
    • 学会等名
      New Frontiers of Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Daejeong, Korea
    • 年月日
      2011-08-20
  • [学会発表] Emergent order in spin-charge coupled systems on frustrated lattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome
    • 学会等名
      MEXT/CIFAR Program on Frustrated Magnetic and Other Systems
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2011-05-30
  • [学会発表] Quantum magnetism in Ir^<4+> based oxide magnets2011

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      MEXT/CIFAR Program on Frustrated Magnetic and Other Systems
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2011-05-27
  • [学会発表] Emergent Order in Spin-Charge Coupled Systems on Frustrated Lattices2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome
    • 学会等名
      Novel Phenomena in Frustrated Systems
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 年月日
      2011-05-23
  • [学会発表] Frustrated S=3/2 honeycomb antiferromagnet Bi_3Mn_4O_12(NO_3)2011

    • 著者名/発表者名
      M. Azuma
    • 学会等名
      International Conference on Frustration in Condensed Matter (ICFCM)
    • 発表場所
      仙台国際センター、仙台市
    • 年月日
      2011-01-14
  • [学会発表] Giant negative thermal expansion driven by intermetallic charge transfer in BiNiO_32010

    • 著者名/発表者名
      M. Azuma
    • 学会等名
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii、USA
    • 年月日
      2010-12-16
  • [学会発表] Novel electronic states in Oxides produced by strong spin-orbit coupling2010

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      Workshop on Principles and Design of Strongly Correlated Electronic Systems
    • 発表場所
      Cologne, Germany
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] Pressure induced electronic state changes in Bi perovskites: Spin state change in BiCoO_3 and Intermetallic charge transfer in BiNiO_32010

    • 著者名/発表者名
      M. Azuma
    • 学会等名
      ICMR Kick-off conference on Pressure effects on Materials
    • 発表場所
      Santa Barbara、USA
    • 年月日
      2010-08-22
  • [学会発表] Field-Induced Phase Transitions in Frustrated Systems2010

    • 著者名/発表者名
      H. Aruga Katori
    • 学会等名
      21st IUPAC International Conference on Chemical Thermodynamics
    • 発表場所
      つくば国際会議場、つくば市
    • 年月日
      2010-08-02
  • [学会発表] Novel electronic states produced by spin orbit coupling in 5d Ir oxides2010

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      Materials by Design: Understanding and Controlling the Electronic Properties of Novel Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      2010-02-12
  • [学会発表] Frustrated S=3/2 Honeycomb Antiferromagnet Bi_3Mn_4O_12 (NO_3)2009

    • 著者名/発表者名
      M. Azuma
    • 学会等名
      6th International Conference on Magnetism, Superconductivity and Phase Transitions in Novel and Complex Materials
    • 発表場所
      Kolkata, India
    • 年月日
      2009-11-12
  • [学会発表] Phase competition and large residual entropy in the pyrochlore double-exchange system2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Motome
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2009
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2009-07-30
  • [学会発表] Spin correlations in a frustrated spinel antiferromagnet LiCrMnO_42009

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda
    • 学会等名
      9th International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2009-07-23
  • [学会発表] Magnetic-field induced transition in geometrically frustrated magnet GeFe_2O_42009

    • 著者名/発表者名
      H. Aruga Katori
    • 学会等名
      Joint European Japanese Conference: Frustration in Condensed Matter
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 年月日
      2009-05-13
  • [学会発表] Spin liquid ground state in Na_4lr_3O_82008

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi
    • 学会等名
      2008 Correlated Electron Systems Gordon Research Conference
    • 発表場所
      Biddeford, USA
    • 年月日
      2008-06-10
  • [図書] Highly Frustrated Magnetism in Spinels in Introduction to Frustrated Magnetism: Materials, Experiments, Theory (Springer Series in Solid-State Sciences 164)2011

    • 著者名/発表者名
      H. Takagi and S. Niitaka
    • 総ページ数
      155-175
    • 出版者
      Springer-Verlag

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公開日: 2013-07-31   更新日: 2018-02-02  

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